Tugas 3 Pengantar Komputasi Modern

Judul Jurnal:

Universal quantum gates for Quantum Computation on magnetic systems ruled by Heisenberg-Ising interactions

Link Jurnal:

https://www.researchgate.net/publication/310595042_Universal_Quantum_Gates_for_Quantum_Computation_on_Magnetic_Systems_Ruled_by_Heisenberg-Ising_Interactions

Abstraksi:

The gate version of quantum computation exploits several quantum key resources as superposition and entanglement to reach an outstanding performance. In the way, this theory was constructed adopting certain supposed processes imitating classical computer gates. As for optical as well as magnetic systems, those gates are obtained as quantum evolutions. Despite, in certain cases they are attained as an asymptotic series of evolution effects. The current work exploits the direct sum of the evolution operator on a non-local basis for the driven bipartite Heisenberg-Ising model to construct a set of equivalent universal gates as straight evolutions for this interaction. The prescriptions to get these gates are reported as well as a general procedure to evaluate their performance.

Terjemahan:

Versi gerbang perhitungan kuantum memanfaatkan beberapa sumber kunci kuantum sebagai superposisi dan keterkaitan untuk mencapai kinerja yang luar biasa. Dengan caranya, teori ini dibangun dengan mengadopsi beberapa proses tertentu yang meniru gerbang komputer klasik. Sedangkan untuk sistem optik dan magnetis, gerbang tersebut diperoleh sebagai evolusi kuantum. Meskipun demikian, dalam kasus tertentu, mereka dicapai sebagai rangkaian efek evolusi yang asimtotik. Karya saat ini mengeksploitasi jumlah langsung operator evolusi secara non lokal untuk model bipartit Heisenberg-Ising yang digerakkan untuk membangun seperangkat gerbang universal setara sebagai evolusi lurus untuk interaksi ini. Resolusi untuk mendapatkan gerbang ini dilaporkan juga sebagai prosedur umum untuk mengevaluasi kinerjanya.

Isi Pembahasan Jurnal:

Perhitungan kuantum dan informasi kuantum adalah perkembangan modern yang memanfaatkan fitur Quantum Mechanics (Mekanika Kuantum) untuk mengajukan aplikasi teknologi. Dalam versi gerbang kuantumnya, konstruksi gerbang pada sistem fisik tertentu merupakan aspek sentral untuk mengembangkan aplikasi tersebut. Kebutuhan keterikatan sebagai sumber daya menyiratkan pengenalan interaksi fisik antara bagian-bagian sistem. Persyaratan ini memperkenalkan dinamika dasar alami lainnya daripada dasar komputasi, yang hanya alami untuk qubit tunggal dan terisolasi. Untuk alasan ini, secara umum, tidak mudah menyesuaikan evolusi ke dalam konstruksi gerbang teoritis yang terinspirasi pada elemen komputasi klasik. Hal yang sama berlaku untuk gerbang yang lebih rumit yang melibatkan sistem multiqubit. Dengan demikian, beberapa upaya untuk mendefinisikan cara umum untuk membangun gerbang. Pendekatan ini menggunakan faktorisasi kesatuan, perkiraan asimtotik, dan lain-lain. Pendekatan yang paling umum adalah pembangunan set universal gerbang yang komposisinya memungkinkan untuk menghasilkan gerbang lainnya.

Dalam karya ini, kami mengusulkan dan mengembangkan seperangkat gerbang universal yang mudah dibangun untuk sistem magnet bipartit yang diperintah oleh interaksi Heisenberg-Ising yang berbeda antara medan magnet yang digerakkan dengan arah x, y, z (h = 1, 2, 3):

Telah ditunjukkan bahwa dua tingkat pengolahan kanal kuantum bersifat universal dalam versi gerbang kuantum dari komputasi kuantum. Kemudian, bentuknya dapat digunakan untuk basis arbitrer lain pada dua tingkat di mana perhitungan kuantum diselesaikan. Untuk basis Bell, satu set gerbang analog bisa menjadi alternatif dari rangkaian universal terakhir. Secara khusus, simbol klasik untuk gerbang CNOT muncul secara horisontal (sebagai isu simbolis) pada grafik yang sesuai, karena mereka dikendalikan berkenaan dengan keadaan informasi kuantum, bukan sehubungan dengan keadaan qubit tunggal. Struktur ini terutama menunjukkan bagaimana gerbang ini beroperasi pada informasi kuantum yang diselesaikan dalam sistem dan tidak sesuai dengan sistem fisik.

Kontrol yang tepat untuk medan magnet independen waktu telah digunakan di sini untuk mengurangi blok evolusi ke blok terkait untuk mereproduksi gerbang D alternatif ke B, namun jenis kendali lainnya (optimal, tidak resonan, dll.) Dapat diperkenalkan, yang skema kontrolnya Dikenal dengan dinamika SU. Bentuk yang lebih dapat dicapai untuk medan magnet adalah untuk mereproduksi gerbang yang diusulkan, terutama untuk menghindari efek resonansi.

Meskipun demikian ketepatan gerbang telah dihitung secara teoritis, diperlukan penelitian konkrit tambahan untuk menganalisis keepatannya pada konstruksi saat ini ketika resolusinya sedikit dimodifikasi karena faktor utama yang tidak terkendali. Secara khusus, seiring waktu dan kekuatan medan magnet saat ini terkendali dengan baik, mungkin faktor yang paling masuk akal dalam model adalah kekuatan Ji untuk interaksi non-lokal dalam model Heisenberg-Ising. Analisis lengkap berdasarkan rumus untuk masing-masing gerbang saat ini sedang dalam proses.

Proposal ini didasarkan pada penegasan Bell daripada penegasan qubit tunggal, yang secara teknologis merupakan tantangan dalam hal stabilitas dan koherensi eksperimental. Meskipun demikian, keadaan ini tampak sebagai kandidat yang lebih baik untuk membuat tata bahasa komputasional pada sistem magnetik yang mengurangi kontrol kuantum dan teknik gerbang kuantum. Selain itu, pendekatan ini secara jelas diselesaikan pada manipulasi informasi kuantum lebih banyak daripada pada sistem fisik di mana ia berada.